[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Skibelags gemäss Anspruch
1, die Verwendung von Kunststoff-Folien gemäss Anspruch 9 und einen Skibelag gemäss
Anspruch 11.
[0002] Gesintete Skibeläge sind seit langem Stand der Technik. Zur Herstellung wird dabei
meist in einem ersten Schritt ein Kunststoffpulver in einer meist geheizten Presse
bei einem Druck von ca. 20 bis 50 bar und bei einer an das verwendete Kunststoffmaterial
angepassten Aufschmelz-Temperatur plastifiziert. Das dabei eingesetzte Werkzeug weist
meist eine Matrize und eine Patrize auf. Beim Verpressen entstehen während einer Heizzeit/Sinterzeit
von meist einigen Stunden (z.B. 7-8 Stunden bei Hostalen GUR) Sinterblöcke oder Rohlinge
der gewünschten Dimension. Häufig wird nach dem Plastifizieren noch ein Kühlvorgang
mit einer Drucksteigerung (z.B. auf 100 bar) eingelegt. Diese Art der Verpressung
bei hohen Temperaturen wird als Sintern bezeichnet.
[0003] Bei den bekannten Verfahren werden die gesinterten Blöcke dann durch Schälen aufgetrennt,
so dass ein kontinuierliches Band entsteht. Dieses kann dann weiterverarbeitet und
als Belagsschicht mit der Unterseite des Skis verbunden werden.
[0004] Im Hinblick auf die Laufeigenschaften von Skibelägen hat es sich gezeigt, dass Beläge
mit Oberflächen-Eigenschaften, die über die Lauffläche variieren gewisse Vorteile
aufweisen können. Absolut gleichmässige Oberflächen scheinen anisotropen Oberflächen
unterlegen zu sein. Dies wird vor allem damit erklärt, dass der beim Gleitvorgang
durch die Reibungswärme erzeugte Wasserfilm sich bei unregelmässigen Oberflächen nicht
laminar über die Lauffläche verteilt (dies würde zu einem Saugeffekt führen), sondern
dass durch unterschiedliche Microstrukturen sogenannte turbulente Fliesseigenschaften
bewirkt werden.
[0005] Es hat sich auch gezeigt, dass vor allem bei ultrahochmelukularen Werkstoffen, (wie
ultrahochmolekularem Polyäthylen UHMW PE) die Laufeigenschaften eines Skibelags dadurch
verbessert werden können, dass ein mehrfaches, z.B. ein zweifaches Sinterverfahren
angewandt wird: Dabei wird z.B. UHMW gesintert, der gewonnene Sinterblock wieder zu
Granulaten zerkleinert und die Granulate sodann zum zweiten Mal entweder alleine oder
unter Zugabe von ungesintertem Kunststoffpulver gesintert.
[0006] Diese zweifache Sinterung verbessert vor allem die Abriebsfestigkeit, die Gleitfreudigkeit
des Belags im unteren Geschwindigkeitsbereich und die Fähigkeit zur Wachsaufnahme.
[0007] Derartige Verfahren zum "zweifachen Sintern" des Kunststoffs sind jedoch aufwendig,
weil der Kunststoff nach dem ersten Sintern wieder vollständig granuliert werden muss.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden,
insbesondere also die Herstellung eines Skibelags zu ermöglichen der hinsichtlich
seiner Eigenschaften, insbesondere der Wachsaufnahme, der Abriebfestigkeit und der
Gleitfreudigkeit verbessert ist und der zudem ohne übermässigen Aufwand wirtschaftlich
herstellbar ist.
[0009] Erfindungsgemäss wird dies in erster Linie dadurch erreicht, dass mehrere Lagen geschichteter
oder gerollter Folien unter Druck und Wärmezufuhr gesintert werden. Im Gegensatz zu
bekannten Verfahren ist das Ausgangsmaterial des Sinterverfahrens zur Herstellung
des Rohlings, der durch Auftrennen zu Belagsbahnen verarbeitet werden soll, nicht
Kunststoffpulver oder Granulat sondern Kunststoff in Form von mehrlagig geschichteten
oder gerollten Folien. Die Folien selbst können z.B. auch im Extrusionsverfahren mit
hochmolekularem Kunststoff hergestellt werden. Besonders gute Ergebnisse lassen sich
erreichen, wenn die Folien Ergebnis eines vorgeschalteten Sinterprozesses sind und
selbst durch Schälen oder anderweitiges Trennen erzeugt wurden.
[0010] Als Ausgangsmaterial kann selbstverständlich wieder wie bei bekannten Verfahren Kunststoffpulver
(z.B. durch Fällung hergestellt) oder Kunststoffgranulat (z.B. durch Mahlen oder Zerhacken
hergestellt) sein.
[0011] Die Folien können alleine oder mit dazwischen eingebrachtem Kunststoff-Pulver oder
Kunststoff-Granulat gesintert werden. Durch den Zusatz von Kunststoff-Pulver oder
-Granulat lässt sich die Erfindung vor allem in wirtschaftlicher Hinsicht weiter verbessern.
[0012] Besonders einfach lassen sich die Folien mehrlagig aufschichten, wenn sie zu einem
Wickelkörper aufgerollt werden. Dabei können z.B. zwei oder mehrere Folien - vorzugsweise
aus verschiedenem Material und/oder in verschiedener Dicke und/oder mit anderweitig
verschiedenen physikalischen Eigenschaften, z.B. durch Beigabe verschiedener Additive
- gleichzeitig aufgerollt werden. Der zylindrische Wickelkörper kann dann in bekannte
Sinterformen eingebracht und unter Wärmezufuhr verpresst werden.
[0013] Durch die Verwendung von Folien lassen sich eine Vielzahl von Vorteilen auf optimal
einfache Weise gleichzeitig verwirklichen: Durch entsprechende Wahl der Folien (Material,
Dicke, Eigenschaften) und entsprechende Anpassung des Auftrenn-Verfahrens kann auf
kontrollierte und vorherbestimmbare Weise eine Belagsbahn erzeugt werden, auf deren
Oberfläche die Materialien der verschiedenen Folien abwechseln. Dies lässt sich z.B.
erreichen, indem der Rohling bei der Erzeugung der Belagsbahnen nicht parallel zu
den Folien aufgetrennt oder geschält wird sondern in einem solchen Winkel, dass im
querschnitt verschiedene Folienbahnen geschnitten und damit an die spätere Oberfläche
der Belagsbahn gebracht werden. Besonders einfach lässt sich dies dadurch erreichen,
dass beim Sintern der Folien derart Druck aufgebracht wird, dass der Verlauf der Folien
im Sinterblock nicht parallel oder konzentrisch sondern gewellt ist. Wird dann z.B.
beim Schälen der Block geschnitten ergibt sich eine kontrollierte Zufallsmischung
der Belagsstrukturen auf der Oberfläche, die durch den Grad der Verformung beim Sintern,
die Dicke der eingesetzten Folien und die Dicke der Belagsbahn bestimmt wird.
[0014] Selbstverständlich lässt sich eine solche Belagsbahn nicht nur durch Schälen sondern
auch auf andere Weise, wie z.B. durch Schneiden mit Lasern oder andere mechanische
Trennverfahren herstellen. Dabei lassen sich auch Folien mit mehreren verschiedenen
Materialien verwenden. Wenn die beim Sintern entstehende Welligkeit des Folienverbands
relativ gross ist, ist es vorteilhaft, wenn die Schichtdicke der verwendeten Folien
gleich oder grösser ist als die Schichtdicke des Skibelags. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass auch bei grösseren Abweichungen immer ausreichend grosse Flächen des gleichen
Folienmaterials zusammenhängend aufgetrennt werden und die Oberfläche des Belags bilden.
[0015] Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kann es auch Vorteil sein, extrudierte Folien
und im Sinterverfahren hergestellte Folien abwechselnd zu schichten und dann zu versintern.
[0016] Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig.1 die Herstellung von zwei verschiedenen Kunststoff-Folien aus Sinterblöcken in
schematischer Darstellung,
Fig.2 die beiden gemäss Figur 1 hergestellten Folien in aufgerolltem Zustand,
Fig.3 die schematische Darstellung einer Sinterpresse, in welcher die Folien-Rolle
gemäss Figur 2 eingelegt ist vor dem Verpressen,
Fig.4 den gemäss Figur 3 hergestellten Sinter-Block beim Schälen,
Fig.5 einen Skibelag, wie er beim Verfahren gemäss Figur 4 entstanden ist,
Fig.6 einen Sinterrohling mit etwa parallel geschichteten Folien-Strukturen,
Fig.7 eine vom Block gemäss Figur 6 getrennte Belagsbahn,
Fig.8 eine Belagsbahn, die aus einem in Längsrichtung geschichteten Block geschnitten
wurde,
Fig.9 die schematische Darstellung eines Wickelvorgangs mit drei Folien,
Fig.10 den Ausschnitt aus einem Sinterblock mit Plastikfolien mit gewelltem Profil,
Fig.11 die schematische Darstellung eines Sinterblocks, der aus Folie und Kunststoff-Pulver
hergestellt ist und
Fig.12 die schematische Darstellung eines Sinterblocks, der aus zwei Folien und Kunststoff-Granulat
hergestellt ist.
[0017] Figur 1 zeigt zwei Sinter-Blöcke 1 und 2, die in bekannter Weise mittels Messern
3 und 4 geschält werden. Die Sinter-Blöcke 1 und 2 sind aus ultrahochmolekularem Polyäthylen
in einer Sinterpresse hergestellt. Die Molekularmasse von Block 1 beträgt ca. 6,5
x 10⁶ gr/mol. Seine Dichte beträgt ca. 0,95 gr/cm³. Die Molekularmasse des Blocks
2 beträgt ca. 3 x 10⁶ gr/mol und seine Dichte beträgt ca. 0,92 gr/cm³.
[0018] Um die später noch zu beschreibende Strukturbildung sichtbar zu machen, ist der Block
1 schwarz eingefärbt und der Block 2 weiss eingefärbt.
[0019] Figur 2 zeigt schematisch, wie die beiden Folien 1a und 2a, die von den Blöcken 1
und 2 abgeschält wurden zusammen aufgerollt wurden. Dabei wechselt sich also immer
eine Lage der Folie 1a mit einer Lage der Folie 2a ab.
[0020] Figur 3 zeigt den zylindrischen Wickelkörper aus den Folien 1a und 2a in einer Matrize
12, in der die gewickelten Kunststoff-Folien 1a, 2a durch eine Matrize 13 unter Druck
gesetzt und gesintert werden können.
[0021] Beim Sintervorgang werden die Folien-Bänder 1a, 2a quergestaucht und gewellt, so
dass ein Sinterkörper mit inhomogenem Verlauf entsteht.
[0022] Figur 4 zeigt den derart hergestellten Sinter-Block 5 bei einem weiteren Schälvorgang.
Ersichtlicherweise schneidet das Schälmesser 6 dabei unregelmässig aber statistisch
vorhersehbar abwechselnd durch die verschiedenen gewellten, homogen aneinander gesinterten
Schichten 1a und 2a, so dass eine rindenartige Struktur der geschälten Belagsbahn
entsteht.
[0023] Figur 5 zeigt die Unteransicht eines fertigen Skibelags, wie er aus einer Belagsbahn
7 gemäss Figur 4 hergestellt wurde. Die Oberfläche ist dabei unterteilt in Einzelflächen
mit verschiedenen Materialeigenschaften und verschiedener Farbe. Diese Inhomogenität
der Belagsoberfläche bewirkt besonders gute und kontrollierbare Turbulenzen des Wasserfilms
zwischen Ski- und Schnee-Unterlage. Ausserdem lassen sich die Wachsaufnahme, die Abriebeigenschaften
und die Gleiteigenschaften generell besonders vorteilhaft und kontrollierbar beeinflussen.
[0024] Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein im Querschnitt rechteckiger
Sinterblock 8 in einer entsprechend geformten Sinterpresse erzeugt wurde. Der Block
8 besteht aus verschiedenen Schichten von Kunststoff-Folien, wobei die Folien-Schicht
1a und 2a im Sinterprozess analog Figur 1 hergestellt wurde, während die Folie 3b
eine Extrusionsfolie ist.
[0025] Figur 7 zeigt eine Belagsbahn 7a, die durch Auftrennen des Sinterblocks 8 gemäss
Figur 6 quer zur Folienlaufrichtung erzeugt wurde.
[0026] Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Belagsbahn 7b, die durch Auftrennen eines
Rohlings mit parallel geschichteten Folien erzeugt wurde, so dass die Trennlinien
in Längsrichtung der Belagsbahn verlaufen.
[0027] Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei im Extrusionsverfahren hergestellte
Folien derart co-extrudiert wurden, dass die Folienschicht unmittelbar miteinander
verbunden und zu einem zylindrischen Wickelkörper 9 aufgewickelt werden können, der
sodann analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 gesintert werden kann. Dieses
Verfahren zeichnet sich besonders durch rationelle Fertigungsweise aus.
[0028] Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Folienschichten 1a, 2a in
Längsrichtung gewellt sind. Diese Vorformung der Folien 1a, 2a lässt sich durch entsprechende
Ausbildung des Schälmessers oder durch entsprechende Ausbildung der Düse beim Extrudieren
erreichen. Selbstverständlich können die Folien auch nach dem Herstellen und vor dem
Zusammenführen und versintern verpresst werden um die dargestellte Wellenform zu erreichen.
Wird ein Rohling gemäss Figur 10 (der analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur
1 auch gewickelt sein kann) durch ein geradliniges Messer in Richtung des Pfeils A
geschält, dann ergibt sich eine in Längsrichtung des Skis verlaufende Struktur, bei
der abwechselnd Material der Folie 1a und Folie 2a die Oberfläche des Belags bildet
(Figur 5a). Auf diese Weise lässt sich die gewünschte "kontrollierte" Unregelmässigkeit
der Oberfläche besonders gut steuern. Selbstverständlich lassen sich auch mehrere
Folien, z.B. vier oder fünf auf die beschriebene Weise abwechselnd schichten, wobei
durch entsprechende Dimensionierung der Schichtdicke und Irregularität des Folienverlaufs
bestimmt werden kann, in welchem Prozentsatz oder in welchen Prozentsätzen jede der
Folien im Mittelwert zur Oberflächenbildung beiträgt.
[0029] Die Möglichkeit die verschiedenen Folien-Schichten unterschiedlich einzufärben oder
auch transparente Folien mit gefärbten Folien zu mischen, führt ausserdem zu besonders
attraktivem Aussehen des Skibelags.
[0030] Figur 11 zeigt die schematische Ansicht eines Sinterblocks 5, der aus einem endlosen
Folien-Band 1a gewickelt ist. Das Folienband 1a ist dabei derart locker gewickelt,
dass im Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten Bändern ein Kunststoff-Pulver
10 eingebracht werden konnte, das sich beim Sintern homogen mit dem Folienband 1 verbindet.
Der schematisch dargestellte Sinterblock besteht also aus abwechselnden Schichten
eines nur einmal (nämlich beim Sintern des Blocks 5) gesinterten Kunststoff-Pulver
das die spiralförmig verlaufenden Zwischenräume zwischen jeweils benachbarten Gängen
des Folienbands 1a ausfüllt und dem Folienband 1a selbst. Selbstverständlich ist die
Darstellung in Figur 11 nur schematisch; vor allem wird beim Sintern das Kunststoff-Pulver
10 und die Folie 1a derart homogen zum Block 5 verbunden, dass sich die in Figur 11
dargestellte Struktur beim gesinterten Block nur mehr dann ausgeprägt zeigt, wenn
das Kunststoff-Pulver 10 anders eingefärbt ist, als das Folienband 1a. Selbstverständlich
kann statt des gesinterten Folienbands 1a auch ein extrudiertes Folienband eingesetzt
werden, sofern der Anwendungsfall dies erlaubt.
[0031] Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 12 sind zwei Folienbänder 1a, 2a analog dem Ausführungsbeispiel
gemäss Figur 2 aufgewickelt. In die spiralförmig verlaufenden Zwischenräume zwischen
die Folienbänder 1a und 2a sind analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 11 Kunststoff-Granulate
11 eingesintert. Der Sinterblock 5 gemäss diesem Ausführungsbeispiel besteht also
aus drei verschiedenen Materialien, nämlich den Kunststoff-Granulaten 11, dem Folienband
1a und dem Folienband 2a. Die Erfindung erlaubt damit auf optimal einfache Weise die
Kombination einer grossen Vielzahl von Materialien entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall.
1. Verfahren zum Herstellen eines Skibelags (7) bei welchem Kunststoff zu einem Rohling
oder Block (5, 8) gesintert und der gesinterte Block durch Auftrennen, insbesondere
durch Schälen in Belagsbahnen aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens
ein Teil des Kunststoffs in Form mehrlagig geschichteter oder gerollter Folien (1a,
1b, 1c, 2a, 3b) unter Druck und Wärmezufuhr gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der geschichteten
Folien (1a, 2a) gesintertes Material ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Folien (1a, 2a) mit
unterschiedlichen Materialeigenschaften gesintert werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens
ein Teil der Folien (3b) im Extrusionsverfahren hergestellt ist.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Folien (1a, 2a) aus unterschiedlichem Material bestehen.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Folien
(1a, 1b, 1c) mit unterschiedlicher Dicke geschichtet oder gerollt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens
eine der Folien (1a, 2a) eine Schichtdicke aufweist, die gleich oder grösser ist als
die Schichdicke des Skibelags (7).
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens
eine Folie (1a, 2a) mit dazwischen eingebrachtem Kunststoff-Granulat (10) und/oder
Kunststoff-Pulver (11) gesintert wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines Skibelags aus gesintertem Kunststoff, gekennzeichnet
durch folgende Verfahrensschritte:
(1) der Kunststoff wird zu einem dreidimensionalen Körper (1, 2) unter Druck und Wärmezufuhr
gesintert;
(2) der Sinter-Körper (1, 2, 8) wird sodann zu wenigstens einer Kunststoff-Bahn aufgetrennt,
insbesondere geschält;
(3) sodann wird wenigstens eine der Bahnen (1a, 2a) mehrlagig geschichtet, insbesondere
gerollt und noch einmal unter Druck- und Wärmezufuhr zu einem zweiten Körper (5) gesintert;
(4) der zweite Sinter-Körper (5) wird sodann zu einer Belagsbahn aufgetrennt.
10. Verwendung von Kunststoff-Folien als Ausgangsmaterial zum Sintern von Rohlingen oder
Blöcken für die Herstellung von Skibelägen.
11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei wenigstens ein Teil der Folien im Sinterverfahren
hergestellt ist.
12. Verwendung nach Anspruch 10, wobei wenigstens ein Teil der Folien im Extrusionsverfahren
hergestellt ist.
13. Verwendung von Kunststoff-Folien nach einem der Ansprüche 10 bis 12 gemeinsam mit
schichtenweise zwischen die Folien eingebrachtem Kunststoff-Pulver oder Kunststoff-Granulat
zum Sintern von Rohlingen oder Blöcken für die Herstellung von Skibelägen.
14. Skibelag aus gesintertem Kunststoff, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren
gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag
(7) aus zusammengesinterten Kunststoff-Folien (1a, 1b, 1c, 2a, 3b) besteht.
15. Skibelag nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kunststoff-Folien
derart unregelmässig in der Belagsbahn verlaufen, dass die Oberfläche der Belagsbahn
abwechselnd durch das Material der verschiedenen Folien gebildet wird.